Енергийна ефективност 2017-11-22T12:00:25+00:00

ЕНЕРГИЙНА ЕФЕКТИВНОСТ

Това са термопомпени сплит системи. Всеки климатик премества енергия във вид на топлина от едно място на друго. Сплит обозначава, че системата се състои от едно тяло извън сградата и едно или повече тела вътре в нея. Най-разпространени са стенните климатици, които се предлагат в два основни вида:

  • Конвенционални (работещи при постоянна мощност на компресора);
  • Инверторни (с автоматично регулиране мощността на компресора);

Почти всички климатици имат възможност да работят в режими на отопление и охлаждане. Малка е разликата в цената им спрямо климатик работещ само на охлаждане.

Благодарение възможността за регулиране оборотите на компресора, потребяемата ел.мощност на инверторните климатици се понижава (до 30 – 40 %). Когато температурата в помещението се приближава до желаната, те превключват в режим на работа с по-ниска мощност. По този начин поддържат температурата в оптимални граници – без излишни загуби на електроенергия и при по-ниски нива на шум.

На пазара мощността на климатиците е добила популярност в названията “седмица”, “деветка”, “дванайска” и “осемнайска”. Всъщност това е топлинната мощност на климатика, дадена в хиляди BTU (Британски Топлинни Единици). 1 BTU представлява количеството топлина, необходимо да се повиши температурата в един паунд вода с един градус Фаренхайт.

За да се ориентирате в мощността на даден климатик, използвайте съотношението 3.41 BTU = 1 W. Така например климатик “деветка” (9 000 BTU) има 9000/3.41 = 2640 W мощност (обикновено стойността се дава за режим на охлаждане).

Съвременните климатици имат сравнително висока енергийна ефективност. Всеки 1 kW консумирана електрическа енергия, те преобразуват в около 4 kW топлинна енергия.

Има две стойности, с които производителите характеризират тази ефективност:

  • Coefficient of performance (COP) – в режим на отопление;
  • Energy efficiency ratio (EER) – в режим на охлаждане;В каталозите тези показатели са отчетени при точно определни условия:
  • COP е даден при температура + 7°С навън и + 20°С в помещението;
  • EER е даден при + 35 °С навън и + 27°С в помещението, при 50% влажност. Тези условия често се различават от реалните, поради това е трудно да се изгради цялостна предварителна представа за ефективността на практика.
  • При ниски зимни (-5°С) или високи летни (38- 40°С) температури, ефективността на конвенционалните климатици силно намалява, като по-ниските класове от тях дори спират да работят. Този проблем е по-добре решен при инверторните климатици. Те могат да работят в режим на отопление при отрицателни външни температури до – 20°С, нещо недостижимо за конвенционален климатик.Важно е да се знае, че:
  • При климатик с недостатъчна мощност, спрямо обема на помещението, той ще работи в неикономичен режим, въпреки добрите си характеристики (COP и EER). Освен това, ще бъде по-шумен и има опасност да се повреди.
  • Инверторен климатик с по-голяма мощност би бил по-добър вариант от гледна точка икономия на енергия.
  • В случай, че подаваният изходящ въздух е с температура по-малка от телесната (< 36.5°С), този въздух може да се усеща като относително хладен и некомфортен, въпреки че помещението на практика ще се затопля. В случай на по-висока влажност в помещението, въздухът от климатика може да ви се стори хладен и некомфортен, въпреки че помещението на практика ще се затопля. През зимата, при температури под минус 20 градуса, от влажността на въздуха по външното тяло се образува скреж, който влошава силно топлообмена му. Поради това се налага периодично да се отстранява. Повечето съвременни климатици имат автоматичен режим на размразяване. Не се доверявайте на бакалски сметки за определяне необходимата мощност на климатика единствено по кубатурата на помещението. В цената за покупка на климатик обикновено не е включен монтаж.

В зависимост от горивото има различни котли:

  • Котли на дърва и въглища;
  • Котли на отработени масла;
  • Газови стенни котли;
  • Пелетни котли;
  • Електрически котли;
  • Обикновени котли

При обикновените котли на твърдо гориво (цепени дърва или въглищни брикети) облужването е трудоемко и мръсно, макар и доста евтино.

Пиролизните котли осигуряват по-добро оползотворяване на горивото (пепел под 4-5%) и имат възможност за непрекъснато горене за 8-12 часа, т.е могат да работят с 1-2 зареждания дневно. Постигат КПД до 85%. Работят на принципа на суха дестилация на дърва, до отделянето на генераторен газ, който смесен с малко въздух, се подава за горене. За постигане максимална ефективност на изгаряне, дървесината трябва да е с колкото може по-ниска влажност (до 20-30%), за да не се изразходват калориите ѝ за изпарение на влагата. Нужно е осигуряване на минимално електрозахранване (около 40W), за осигуряване процеса на ефективно изгаряне. Пиролизен котел с мощност 14-35kW от среден клас струва около 2000 евро.

При котлите и камините на пелети ефективността е много висока, КПД до 94%. Те са удобни за обслужване – с автоматично дозиране, подаване и запалване на горивото, с възможност за самопочистване и с електронно контролиране процеса на горене и постигане на желаната температура. Дървените пелети са пресовани дървесни отпадъци с малки размери (диаметър 6-10 мм и дължина 20-30 мм), затова позволяват автоматично подаване, за разлика от дървените брикети, които са около десет пъти по-едри. Изгарят ефективно, като оставят много малко пепел (под 1-2%). Изсипват се в бункери и чрез шнек се насочват към горивната камера. Пелетите струват около 160-180 евро за тон (1 тон стига за отопляване на обем от 75 м3 на сезон) и са около 1.5 пъти по-скъпи от дървените брикети. За направа на пелети се използват също и костилки от плодове, дървесна кора, дървесни трески и други отпадъци от дърводобива. Пелетен котел с мощност 17-35kW от среден клас струва около 3200 евро, като често е необходим и допълнителен пепелосъдържател за около 500-600 евро. За инсталиране и обслужване на котлите, при които използваме складирано гориво, е необходимо допълнително обслужващо помещение с площ около 4м2 и височина 2.50-2.60м.

При електрическите и при газовите стенни котли е възможно инсталиране без необходимост от специално обслужващо помещение. Някои от котлите, освен за отопление, са пригодени и за подгряване (проточно) на гореща вода за битови нужди. При по-големи сгради (с необходима мощност над 100kW) е икономически целесъобразно да се използват и т.нар когенератори. Когенераторът, чрез двигател с вътрешно горене произвежда електрическата енергия, като чрез топлообменник на димните газове практично използва остатъчната топлина от процеса. Двигателят обикновено се захранва на природен газ или на биогаз. Тригенераторните системи, освен топлина, могат да произвеждат и хлад. На пазара вече се предлагат и микрокогенератори, работещи на по-малка мощност (около 25kW), но все още са твърде скъпи за приложение.

Термопомпата не произвежда топлина, а използва механична енергия за преместване на топлината (там, където вие желаете – във или извън помещенията). Така че тя работи в два режима – отопление или охлаждане. Хладилникът и климатикът са термопомпени агрегати.

Устройството на термопомпата се състои от два топлообменника, компресор и хладилен агент. Съвременните термопомпи имат висока ефективност на преобразуване на електрическата енергия (от 1 kW консумирана електрическа енергия се добиват около 4 kW топлинна енергия, при температура на външния въздух 7°С).

Системата се управлява от температурни датчици и оптимизира разхода на електрическа енергия.

Този тип агрегати имат допълнителен топлообменник, който оползотворява топлинната енергия на изсмуквания от помещенията въздух:

  • През зимата – за подгряване на входящия в помещението студен пресен въздух;
  • През лятото – за охлаждане на входящия топъл пресен въздух;

Тази енергия в други случаи се губи в околната среда, особено в режим охлаждане. Чрез рекуператора се постига значителна икономия на енергия. Повечето рекуператори оползвотворяват топлината и от работата на самия компресор – за подгряване на битова топла вода.

При изпълнението на топлоизолация, често се гледат сантиметри топлоизолация, без да се обърне достатъчно внимание на външната дограма. От 2010г. в България е задължително изискването за СЕ маркировка на прозорците и външните врати.

Някои от по-важните коефициенти, които задължително трябва да бъдат посочени от производителите на дограма в СЕ маркировката на продукта са:

  • Коефициент на топлопреминаване на прозореца (Uw);
  • Съгласно Наредба 7 тези изисквания са следните: (за PVC дограма Uw ≤ 1.7 W/m².K) (за алуминиева дограма Uw ≤ 2.0 W/m².K) Коефициент на топлопреминаване на профилната рамка (Uf);
  • Коефициент на топлопреминаване на остъкляването (Ug);
  • Kлас за въздухопропускливост (съгласно EN 12207);
  • В еднофамилните жилищни сгради по-масово приложение има PVC дограмата, тъй като качествената алуминиева дограма с прекъснат термомост е по-скъпо решение. Има твърде много подвеждаща информация за PVC дограмата. Например: Обявява се по-ниска стойност Uf за даден PVC профил, без да се отчита влошаването на топлоизолационните му характеристики от вградения усилващ метален профил;Обръща се по-голямо внимание на броя на камерите в профила, отколкото на общата широчина, в която те сa разположени. Така се стига до тънки профили с множество тесни и недостатъчно ефективни камери; Подценява се уплътняването между прозореца и стената. По тази причина, дори и при качествена дограма, може да имаме големи топлозагуби и липса на равномерен топлинен комфорт;Акцентира се върху профила, без да се отчита, че 75-80% от топлозагубите през един прозорец всъщност са през стъклопакета му, докато само около 20-25% е приносът на профилната рамка. Дори и да не можете да си позволите петкамерен PVC профил от реномирана марка, не е толкова определящо за крайният резултат, ако сте инвестирали в качествен стъклопакет. Параметри на среден клас PVC профил: 5 камери на профилната система (или повече); 70мм конструктивна ширина на профилната система (в която са разположени камерите); 3мм дебелина на външната стена на профилната рамка; Усилваща конструкция от поцинкована стомана с дебелина на стената ≥ 1,5мм (или конструктивно адекватната ѝ замяна с усилваща термовложка);
  • Качествени EPDM уплътнения (важна характеристика при силен дъжд и вятър);
  • Водоотливни канали за отвеждане на кондензната влага навън;
  • Надежден обков (“Маco” e от висок клас, “Siegenia”, “GU” и “Roto” са от среден клас); Uf ≤ 1,3 W/m².K; Параметри на среден клас стъклопакет: Двуслоен стъклопакет с 24мм дебелина или повече (или трислоен стъклопакет);
  • Разстояние между стъклата около 14-16мм; По възможност, използването на “топъл” дистанционер между стъклата;
  • Нискоемисионни покрития върху стъклата (К стъкла, Енерджи стъкла и др.); Запълване с аргон на пространството между стъклата; Ug ≤ 1,0 – 1,1 W/m².K;
  • Разстоянието между стъклата е най-оптимално в границите 12-16мм, запълнено най-често с въздух (обезвлажнен). По-малките дистанционери (под 12мм) спомагат директния топлообмен между отделните стъкла. По-големите дистанционери (над 16мм) подпомагат топлообмена чрез конвекция на затворения между стъклата въздух и също влошават топлоизолационните характеристики на стъклопакета. За възпрепятстване на конвекцията в пространството между стъклата, то се запълва с т.нар. тежки газове (по-често с аргон и доста по-рядко с ксенон). Аргонът се пълни отгоре през дюза в дистанционера на стъклопакета и като по-тежък пада надолу, избутвайки въздуха през втора дюза.Ефектът от това решение е с дълготрайност около 2-3 години (максимум 5г.) и по тази причина се налага да се подновява. К-стъклото е с нанесен специален (нискоемисионен) слой, който е отражателен в ИЧ спектър и така запазва топлината през зимата. В този случай е добре да се помисли за ефективна слънцезащита през лятото, тъй като задържаната топлина в помещенията, може да доведе до прегряването им (парников ефект). По тази причина, все по-масово се прилагат стъкла, които са частично отражателни и в UV спектъра. Използвайки малкия ъгъл между лъчите на лятното слънце и стъклото, тези стъкла отразяват обратно около 40% от UV-лъчението, като така не допускат прегряване.* Използваните индекси на коефициентите на топлопреминаване имат следното значение: Uw – window (U прозорец); Uf – frame (U профил); Ug – glass (U стъклопакет);

Проветряване (вентилация) е процесът на въздухообмен в сграда за осигуряване на пресен въздух за обитателите. Освен подобряване на топлоизолацията, при планирането на сградата не трябва да се пренебрегва и качеството на въздуха в нея.

Има множество причини, поради които се налага да проветряваме:

  • Отвеждане на натрупания въглероден двуокис, който вреди на здравето;
  • Понижаване на влажността в помещенията, водеща до образуване на конденз и мухъл;

За осигуряване на свеж въздух, в близкото минало не се правеше нищо, тъй като дограмите не бяха добре уплътнени и пропускаха достатъчно въздух. При използването на новите PVC и алуминиеви дограми жилищата се “херметизираха” и въздухът стана нездравословен за дишане. Появиха се конденз, влага и мухъл в домовете. За постигане на оптимален микроклимат в помещенията, е необходимо сигуряване на повече от 25-30м3/ч пресен въздух на човек, при относителна влажност 50%-60%. Проветряването е необходимо сутрин във всички помещения, за около 20-30 минути, още 3-4 пъти през деня, както и след готвене, къпане или сушене на пране.

Най-честите начини за проветряване на помещенията са:

  • Чрез ръчно отваряне на прозорци и врати;
    Отварянето на прозорци и врати е най-достъпния и евтин начин за проветряване. Но ако се извършва често, се стига до големи енергийни загуби. Губим въздух с оптимална температура, а вкарваме въздух, който тепърва трябва да затоплим или охладим. Нарушава се топлинния комфорт в помещението. Освен това е трудно сами да преценим необходимата продължителност на проветряване.
  • Чрез вентилационна система с рекуператор;
    При използване на цялостна вентилационна система (с рекуператор), се избягват компромисите на ръчното проветряване , като се постига икономия на енергия. Недостатък е по-голямата първоначална инвестиция (5-7 000 евро). Чрез вентилационна система с приточни клапи; Проветряването с приточни клапи е междинен вариант на решение, в случай на недостатъчен бюджет. Намаляват се значително топлинните загуби, в сравнение с обикновеното проветряване. Инвестицията за къща при този вариант е около 600-700 евро. Чрез микровентилация в крилото на прозореца; Проветряването през специални отвори в горната част на прозореца (микровентилация) също е добро решение, но малко фирми производители на дограма го предлагат като опция.

Проветряването чрез приточни клапи е междинен вариант на решение за саморегулираща се вентилация, в случай на недостатъчен бюджет за вентилационна система с рекуператор. Саморегулирането е в зависимост от нивото на влажност в помещенията.

Специална влагочуствителна лента реагира на влагата в помещенията и променя дължината си. Вследствие на това, клапата се отваря механично и пропуска свеж външен въздух в стаите. Приточните клапи се монтират на външните стени или на прозорците. Те са влагочувствителни и дозират притока на пресен външен въздух към помещенията. Една приточна клапа е достатъчна за 20 м2 площ. На вътрешната стена на всяко помещение се монтира смукателна клапа, през която застоялият и влажен въздух се отвежда по въздуховоди към смукателни вентилатори.

Вентилаторите извеждат застоелия въздух извън сградата, като осигуряват принудителна циркулация на въздуха. За да бъде циркулацията безпрепятствена, всички вътрешни врати трябва да са с определена дистанция от пода или да имат малък отвор в долния си край.

Микро-вентилацията е най-лесния начин за саморегулираща се вентилация*. При проветряване чрез микровентилация се разчита единствено да се осигури преминаване на въздух през дограмата, без да се прави принудителна циркулация на въздуха в помещенията. Саморегулирането е в зависимост от силата на външния въздушен поток. Специална пластинка, монтирана в крилото на дограмата, се затваря автоматично, ако налягането на въздушния поток отвън се увеличи над определено ниво.

 Вентилация с автоматичен режим на действие, без необходимост от участие на обитателите.

Равномерен топлинен комфорт означава:

  • Целогодишно усещане за топлина/прохлада;
  • Усещането за топлина/прохлада да идва сякаш “отвсякъде” (вместо пробладаващо откъм посоката на отоплителното/охладителното тяло);
  • Усещането за топлина/прохлада да се постига бързо; Бързо да се възстановява изгубената енергия (от евентуално проветряване чрез отваряне на прозорци и врати );

Нека разгледаме двата варианта за отопление/охлаждане през зимата/лятото:

А) Помещение с масивни стени (тухла, бетон) *:

Затоплянето (охлаждането) е бавно, поради акумулирането на топлина (хлад) към стените. Бавно се постига усещане за достатъчно топлина (прохлада). Съществува топлинен дискомфорт. Проветряването през зимата (лятото) с отваряне на прозорци или врати води до топлинни загуби и усещане за хлад (жега). Стремежът е към бързо затваряне на прозореца или вратата. Възстановяването на топлинните загуби след проветряване е бавно, поради бавното излъчване на усвоената топлинна енергия от стените обратно към помещението. На практика не се осигурява усещане за равномерен топлинен комфорт.

Б) Помещение със стени от гипсокартон и минерална вата:

Затоплянето (охлаждането) е изключително бързо, поради липсата на поглъщане на топлина (хлад) към стените. Бързо се постига усещане за достатъчно топлина (прохлада). Постига се топлинен комфорт. Проветряването през зимата (лятото) с отваряне на прозорци или врати води до топлинни загуби и усещане за хлад (жега). Стремежът е към бързо затваряне на прозореца или вратата.

Възстановяването на топлинните загуби след проветряване е бързо, поради липсата на акумулираща способност на стените. Цялата подавана топлина (хлад) се усеща веднага от обитателите, бързо се компенсират топлозагубите от отваряне на прозорци или врати. Като резултат се осигурява усещане за равномерен топлинен комфорт. Освен топлинната инерция, важен фактор за топлинния комфорт е и достатъчната топлоизолация на сградите. При къщи с добра топлоизолация имаме малки топлозагуби. Така след определено време помещенията са се затоплили (охладили) и от този момент нататък отоплителните (охладителните) им тела включват рядко, работят за кратко и след определен интервал изключват. На практика липсва непрекъснат еднопосочен приток на топлина (прохлада). Поради това се създава усещане за равномерен топлинен комфорт.

Забележки:

1. В добре ослънчени помещения (юг, запад) с масивни стени, през зимата ефектът на акумулиране с последващо излъчване на топлина осигурява усещане за топлинен комфорт. Но този комфорт не е равномерен. Проблемът се явява през лятото, когато в тези помещения е почти невъзможно да се постигне усещане за достатъчно прохлада.

2. В силно засенчени помещения (север) с масивни стени, през лятото ефектът на акумулиране с последващо излъчване на хлад осигурява усещане за топлинен комфорт. Но този комфорт не е равномерен. Проблемът се явява през зимата, когато в тези помещения е почти невъзможно да се постигне усещане за достатъчно топлина.

С намаляването на запасите от изчерпаеми енергийни източници, все повече се увеличава цената от тяхното използване. Тъй като сградният фонд има най-голям общ дял в потреблението на енергия, са създадени обективни измерители, даващи ясна представа колко енергия изразходва дадена сграда. Наред с изчисленията за отопление на сградата, вече се следят и параметрите за нейното охлаждане. Като основен показател за енергийна ефективност на сградите е въведен общият годишен разход на енергия за отопление, охлаждане, осветление, гореща вода и уреди.

Годишният разход на енергия се характеризира чрез два показателя: потребна енергия и първична енергия.

Потребната енергия е годишното количество енергия, което се доставя или трябва да бъде доставено в сградата;

Първичната енергия се определя, като потребната енергия се увеличи със съответстващите ѝ загуби за добив (производство) и пренос;

Специфичния разход на енергия се определя като общият годишен енергиен разход (kWh), се отнесе спрямо площта на сградата (м2). Така се получава мерна единица kWh/м2 за година. В зависимост от тази стойност, всяка сграда попада в съответен клас на енергоефективност (вж.графиката). За новите сгради ще се издава енергиен паспорт, отразяващ енергийните им характеристики.

Коефициентът на топлопроводност λ (“ламбда”- стойност) изразява количеството топлина, която преминава през даден материал – за 1m2 площ, за 1 секунда, през 1m дебелина, при 1 градус разлика между температурите от двете страни на разглеждания материал.

Измерва се във [W/m.K] Топлопроводността се определя за еднородни материали. Колкото по-малка е стойността на λ, толкова по-добри топлоизолационни свойства има съответния материал.

  • За сравнение, ето стойностите на λ за някои материали:
  • Стоманобетон, λ= 1,6 W/m.K;
  • Зидария от кухи тухли, λ= 0,52 W/m.K; Стомана, λ= 53,5 W/m.K;
  • Гипсокартон, λ= 0,21 W/m.K; Гипсофазер, λ= 0,30 W/m.K;
  • Хидрофобен шперплат, λ= 0,15 W/m.K;
  • Минерална вата, λ= 0,035-0,045 W/m.K;
  • OSB плоскости, λ= 0,13-0,15 W/m.K;
  • EPS (стиропор), λ= 0,035-0,042 W/m.K;
  • XPS (фибран, стиродур), λ= 0,028-0,034 W/m.K;(за повече информация относно по-често използвани строителни материали – вж. Материали)

Коефициентът на топлопреминаване U отчита количеството топлина, която преминава през ограждащите елементи – за 1m2 площ, за 1 час, при 1 градус разлика между температурите от двете страни на разглеждания елемент. Измерва се във [W/m2.K] Изчислява се, като се вземат предвид поотделно дебелините и коефициентите на топлопроводност на всички материали, от които тези елементи са изградени. Колкото по-малка е стойността на U, толкова по-добри топлоизолационни свойства има съответния елемент.

Съгласно Наредба №7 за енергийна ефективност, се допускат следните максимални стойности на коефициента на топлопреминаване:

  • U≤ 0,35 W/m².K – за стени;
  • U≤ 0,40 W/m².K – за подове, граничещи със земята;
  • U≤ 0,28 W/m².K – за подове, граничещи с външен въздух;
  • U≤ 0,28 W/m².K – за покриви;

Коефициентът U не е абстрактно понятие, а дава ясна представа за количеството топлина, което губим всекидневно.

Ще видим това в следния пример:
Да разгледаме 1m² от стена. Нека нейният коефициент е U=0,35 W/m².K (ново строителство след 2009г). Външната средномесечна температура за януари е -0,4°C. Нека в помещението поддържаме средна температура от +20°C. Температурната разлика е +20°C – (-0,4°C) = 20,4 K (където ”K”е градус келвин). Всеки час през тази стена ще преминават: 0,35W/m².K х 1m² х 20,4°K = 7,1W топлина. За месец януари през този 1m² стена ще изгубите 7,1W х 24h х 31 дни = 5,3kWh топлина. Това ще струва: 5,3kWh x 0,19 лв/kWh [1] = 1 лв за всеки квадратен метър (изчислението е за 1m² стени, при прозорците [2] тази цена е около 5 лв). Умножете този разход по цялата площ на всички външни стени и прозорци.

 [1] Цената за 1 kWh, при двойнотарифен електромер на битови потребители (към ЧЕЗ) е: Дневна: 0,08750 лв (без ДДС); Нощна:0,03833 лв (без ДДС). Към горните цени се заплащат допълнително по 0,08646 лв (без ДДС) за мрежови услуги (зелена енергия, пренос, достъп и т.н.) Така получаваме следните крайни цени (с ДДС): Дневна: 0,208752 лв; Нощна: 0,149748лв за 1 kWh. Часовете за дневна и нощна тарифа на ток през януари са следните: Дневна 6:00-22:00; Нощна 22:00-6:00. За да не изчисляваме с дневна и с нощна тарифа, можем да пресметнем колко е усреднената тарива за денонощие: – За януари имаме 16 дневни часа x 0,21 лв = 3,36 лв и 8 нощни часа х 0,15 лв = 1,20 лв. Сумарно, за денонощието имаме общо 4,56 лв. Разделяме 4,56 лв на 24 часа и така получаваме средно по 0,19 лв за 1 kWh електроенергия.

[2] При прозорците топлопреминаването е около 5 пъти по-голямо. Стойността е валидна за петкамерна PVC дограма 70мм от среден клас, с 24мм двуслоен стъклопакет и К стъкло.

Паропропускливостта е свойството на материала да позволява преминаването през него на водни пáри. Все по-голямо внимание се обръща на това важно свойство, поради зачестилите проблеми с появата на конденз и мухъл в сградите. За всеки материал коефициентът µ (“мю”-стойност) отразява степента на дифузионно съпротивление срещу преминаването на водни пáри, измерено спрямо свойствата на въздуха. Колкото по-голяма е стойността на µ, толкова по-малко водни пáри могат свободно да преминават през този материал.

За сравнение, ето стойностите на µ за някои материали:

  • Стоманобетон, µ=90;
  • Газобетон, µ=6;
  • Зидария от плътни тухли, µ=7;
  • Стомана (листова), µ=600 000;
  • Прозоречно стъкло, µ=10 000;
  • Гипсокартон, µ=12;
  • Гипсофазер, µ=10-15;
  • Хидрофобен шперплат, µ=60-100;
  • Минерална вата, µ=1;
  • OSB/3 (плочи от дървесни влакна), µ=250;
  • EPS (стиропор), µ=40;
  • XPS (фибран, стиродур), µ=170-200;(за повече информация относно по-често използвани строителни материали – вж. Материали) Мю-стойността е относителна величина и може да ни ориентира кой от материалите е по-малко паропропусклив по принцип. Колко точно обаче е реалното съпротивление на паропреминаване зависи и от дебелината t [m] на използвания материал. Затова в практиката се използва величината Sd [m]. Тя показва каква би била дебелината на слой въздух, при която би се получило еквивалентно паросъпротивление. Sd = µ . t Изразява се в метри [m]. Sd ≤ 0.5 m (пародифузни материали) Sd > 0.5 m (пароконтролиращи материали)
    Sd ≥ 1500 m (пароизолиращи материали)

България е изоставаща страна по отношение на енергийната ефективност. В прилаганите решения за топлоизолация на сградите все още преобладава практиката “минимална инвестиция, без дълготраен ефект”. Принципно, за да се поддържа постоянна температура в помещението, топлозагубите трябва непрекъснато да бъдат компенсирани от работата на отоплителната инсталация.

Кое ще струва повече – всекидневното възстановяване на изгубена енергия или еднократната инвестиция за топлоизолация на конкретната сграда? – този въпрос трябва да си зададе всеки. Още повече при непрекъснатото увеличение на основните конвенционални енергоносители. Само за една година поскъпването им е средно с около 8-10%, като това се обявява за планиран и приемлив ръст.

При топлоизолиране на сградите е необходимо да се спазват определени изисквания:

  • Постигане на нисък коефициент на топлопреминаване (U) на външните ограждащи елементи;
  • Използване на паропропускливи топлоизолационни материали;
  • Използване на дълготрайни топлоизолационни материали;
  • Използване на топлоизолационни материали със сертифициран произход;
  • Прилагане на детайли за избягване на топлинни мостове;

Най-често топлоизолацията се свързва със стените. Действащите наредби (Наредба 7 за енергийна ефективност) регламентират твърде ниски изисквания за постигане на енергийна ефективност. От опит можем да кажем, че топлоизолация от 8см EPS (стиропор) пред 25см тухлена стена, са крайно недостатъчни, въпреки че отговарят на изискванията на наредбата за U≤0,35 W/m².K. Нещо повече – масова практика е санирането на сгради с 5см стиропор (EPS).

Важно свойство е паропропускливостта на топлоизолационния материал на стената, тъй като има опасност непреминалите водни пари да кондензират в стената. От друга страна, при топлоизолация с минерална вата (на стени и покриви) се използват пароконтролиращи мембрани, които не позволяват количеството на водни пари да надвиши определено ниво и това да влоши топлоизолационните качества на ватата. Като правило пароконтролиращи мембрани се поставят отвътре, откъм страната на помещението.

За постигане на енергийна ефективност е необходимо да се отнесем с внимание към всички елементи на сградата. Топлоизолационните свойства на дограмата често се свеждат до параметрите на профила, без да се отделя достатъчно внимание на стъклопакета (вж.Дограма).
Топлоизолацията на основата също често бива подценявана – тя е с недостатъчна дебелина (2-3см XPS) и често се поставя от долната страна на основата, като цокъла бива оставен неизолиран (допускат се топлинни мостове). Практично решение е поставянето на топлоизолационния слой върху плочата на основата. В този случай топлоизолацията на пода застъпва с дебелината си топлоизолацията на стените и така се избягва топлинен мост.

Топлинната инерция показва акумулиращата способност на материалите. Тя показва тяхното съпротивление срещу температурни промени. Материалите с голяма топлинна инерция могат да акумулират и отдават значително количество топлинна енергия. При промяна на околната температура те относително бавно променят своята, като забавят промяната в температурата на помещението, в което се намират. Накратко казано, масивните стени бавно се нагряват и бавно отдават топлина.

Важно е да се знае, че:

  • Материалите с голяма топлинна инерция се затоплят доста по-бавно.
  • Намаляването на плътността на материалите води до намаляване на топлинната инерция. Например стена, изградена от тухли-четворки има по-малка топлинна инерция от стена, изградена с плътни тухли.
  • Употребата на гипсокартон, вместо изравнителна мазилка в помещенията, намалява топлинната инерция.

Стандартът “Пасивна къща” постига съкращаване в потреблението на енергия до 80-90%, в сравнение с ново строителство след 1995г.

Основни изисквания, задължителни за стандарта :

  • Годишно потребление на енергия за отопление/охлаждане ≤ 15 kWh/m2, годишно;
  • Годишно потребление за всички енергийни нужди на сградата ≤ 120 kWh/m2, годишно (първична енергия);
  • Въздунонепроницаемост на сградата ≤ 0.6 ACH @ 50 паскала натоварване, измерено при Blower-door тест.
  • Липса на термомостове;
  • Допълнителни изисквания, в зависимост от климата:
  • Прозорци с общ коефициент (стъклопакет и профил) U ≤ 0.8 W/m2/K;
  • Сградна обвивка (стени, покрив, под) с общ коефициент U ≤ 0.1 W/m2/K;
  • Линеен коефициент на топлопреминаване ¥ ≤ 0.01 W/mK;
  • Система за проветряване с оползотворяване енергията на извеждания въздух при ефективност над 75% и при ниско електрическо потребление ≤ 0.45 Wh/m3;
  • Прозорците на пасивната къща са с троен стъклопакет и благоприятно изложение. Това е почти херметична сграда, която има система за проветряване с рекуператор за оползотворяване на енергията и контролирано подаване на свеж въздух. Избягва се прегряването на помещенията чрез подходящи мерки за слънцезащита.
  • PHPP (Passive House Planning Package) е международно призната изчислителна методика, създадена специално за проектирането на пасивни сгради. В България вече има проектанти сертифицирани по PHPP.What Makes a Building a Passive House?

Топлинен мост е елемент от сградата, през който количеството преминала топлина е по-голямо, отколкото през останалата част.

Термомостът, за разлика от моста не е постижение. Това е пункт от сградата, в който се губи топлина, в резултат на температурна разлика между вътрешния и външния въздух. Прекъсването на термомостовете представлява прекъсване на топлообмена между топлопроводимите елементи на сградата и външния въздух. Това става чрез поставянето на външна топлоизолация.

Съществуват ветрогенератори с вертикална и хоризонтална ос на въртене. И двата вида изискват стартова скорост на вятъра около 2-3м/сек и работна скорост около 25м/сек. Турбините се монтират на мачти (с обтяжки), които имат височина минимум от 6м (около 12-15м при средните модели). При турбините с хоризонтална ос, система за следене посоката на вятъра завърта роторните витла срещу въздушния поток. Ветрогенераторите с вертикална ос са независими от посоката на вятъра. Те имат и по-ниска стартова скорост в сравнение с конвенционалните, безшумни са, без вибрации на мачтата. Затова са приложими дори и в градски или извънградски фамилни къщи.

Инвестицията в среден модел (с мощност 5-10kW) ветрогенератор струва около 9 000-18 000 евро.

Вятърната енергетика все още изглежда непривлекателна за инвестиране в широки мащаби. Законът за енергията от възобновяеми източници (ЗЕВИ) не дава ясна и стабилна рамка за развитието на проектите. Вятърните централи изискват огромни инвестиции в проучване и измерване на вятърен ресурс, проектиране, осигуряване на подходящо оборудване и строителство, а няма яснота дали проектът ще възвърне направената инвестиция. От друга страна, ако не бъдат направени необходимите проучвания, съществува реална възможност вятърната централа да бъде неефективна. Освен това, преобладаващите ветроскрости на територията на България са ниски (до средни) и затова конвенционалните вятърни турбини не са ефективни.

Най-големите ветропаркове са концентрирани в Североизточна България, където ветроскоростите са по-високи, но съществуващата електропреносна мрежа е с малък капацитет, недоразвита поради традиционно селскостопанския характер на района. Нужно е разполагането на високоволтажна инфраструктура в недоразвитите региони. Силата на вятъра около бреговете все още е твърде недостатъчно използвана за производство на енергия.
Обикновено вятърните централи работят най-ефективно между 4 и 6 часа сутринта, когато потреблението на енергия е ниско. Така, заради непостоянната си работа, те не могат да участват в баланса на енергийни мощности за територията на България (често дори се оказват рискови за системата).

Възобновяеми (енергийни) източници са всички източници, които практически не се изчерпват при използването им от хората за добив на енергия.

Известни досега ВЕИ са:

  • Слънце (енергия от соларни и фотоволтаични панели)
  • Вятър (енергия от ветрогенератори)
  • Вода (енергия от ВЕЦ, приливи, морски вълни)
  • Геотермална енергия (енергия от геотермални инсталации)
  • Биомаса (енергия от централи на биомаса)Като цяло, производството на енергия от възобновяеми източници се подкрепя от европейското законодателство (и все повече от българското). Когато използвате възобновяем енергиен източник, вие можете да разчитате на изкупуване на електроенергията при преференциални цени.За съжаление все още преобладава използването на енергия от изчерпаеми източници:
  • Въглища;
  • Нефт и петрол;
  • Природен газ;
  • Ядрена енергия;

Геотермалните инсталации извличат топлина от земята през зимата и отвеждат топлина от сградата обратно в земята през лятото. Използват относително постоянната температура на почвата или подпочвената вода като топлинен източник. Подпочвеният слой на дълбочина повече от 3м целогодишно е с температура около 7-14° С. На по-голяма дълбочина колебанията на температурата намаляват още повече .

България има 448 мегавата доказан потенциал на геотермален ресурс.

  • Спрямо начина на извличане на топлина се различават два вида геотермални инсталации:
  • С отворена система (с директно изпомпване на вода);
  • Със затворена система (с циркулиране на антифриз или хладилен агент);
  • Спрямо начина на изкопните работи, се различават два вида геотермални инсталации:
  • С вертикален сондаж (при скалиста земя или липса на площ);
  • Със серпентина в широк изкоп (при по-мека почва и достатъчно дворна площ);
  • При решенията със сондаж има два начина на отвеждане на използваната вода:
  • С един сондаж и отвеждане в канализацията (при достатъчно количество подпочвени води);
  • С два сондажа и отвеждане обратно в земята (за да не се наруши нивото на подпочвените води);Практически, сондажи на дълбочина по-малка от 15м са с малка ефективност и са финансово неоправдани. Офертата само за направата на сондажа е 50 евро на всеки метър дълбочина. В сондажа се монтира потопяема помпа с цена от 250-500 евро. Цялостната първоначалната инвестиция за геотермална инсталация възлиза на около 5-7 000 евро.

Слънцето е най-големия енергиен източник за Земята. Всяка секунда до атмосферата на Земята достигат около 1,35 kW/m2 енергия, като само за една седмица слънцето ни дава повече, отколкото можем да получим от всички налични енергийни запаси на планетата.

В климатично отношение България се нарежда сред “слънчевите страни” в света. Слънчевите дни в различните райони на страната са между 250 и 300 за година (около 2000 – 2400 часа).

Макар и на външен вид да си приличат, има съществена разлика между соларните и фотоволтаичните (PV) панели.

Соларните панели (слънчеви колектори) се нагряват пряко от слънцето и системата произвежда топла вода.

Фотоволтаичните панели генерират електричeство (прав ток) от слънчева светлина. Електричеството от тях може да се съхранява в специални батерии, да се консумира директно или да се продаде на местната електрическа компания.

  • Соларна инсталация
  • Соларната инсталация за производство на топла вода за битови нужди се състои от следните четири компонента:
  • Термоколектор (соларни панели)
  • Резервоар (за съхраняване на топла вода)
  • Соларна станция (свързва колекторите с резервоара)
  • Соларен регулатор (контролен панел за автоматично управление)Идеалното разположение на соларните панели е онова, което осигурява максимално добро нагряване. То е зависимо от сезоните, географското изложение и наклона на панелите. Южното изложение (с отклонение до 30⁰) осигурява максимална ефективност. Наклонът на панелите трябва да бъде от 30⁰ до 60⁰ (малките наклони са за максимална ефективност през лятото, а по-големите – за преходните месеци на годината). През зимата соларните панели силно влошават ефективността си.
  • Фотоволтаична инсталация
  • Фотоволтаичната инсталация за производство на електричество от слънцето се състои от следните три компонента:
  • Фотоволтаичен (PV) модул
  • Инвертор (преобразува постоянния ток от PV модула в променлив ток)
  • Втори електромер (за отчитане на енергийния приход)Идеалното разположение на фотоволтаичните панели е онова, при което те получават най-много светлина. Южното изложение е желателно, но съвсем не е задължително. Най-ефективни са малките наклони (около 30⁰). Обикновено е необходимо добро проветряване на пространството зад панелите. Системата дори работи по-добре при ниски температури, т.е и през зимата, стига времето да е ясно и да не е затрупана под снежна покривка. Ефективността силно намалява при засенчване, мъгла или висока облачност.Мощността на фотоволтаичната система обикновено се дава като номинална, измервана в kWp или Wp (”p” – пикова) – при 1000W радиационна мощност за 1м2, при 25°С температура на клетката и 1.5 пъти степен на проникване на слънчевата радиация в атмосферата.Качествените предложения на пазара са с осигурена защита от градушка (бронирано стъкло). Задължителната за всеки покрив мълниезащита предотвратява попадения на мълнии. Приблизителната цена е около 1.3 евро за 1Wp за фотоволтаични (поликристални или монокристални) модули, като това е 33-45% от цялата инвестиция за системата (регулатор, инвертор, батерии и др.). За улеснение, в практиката се приема, че за всеки 1000 W мощност на системата, трябват около 10 м2 площ.

Биомасата е органичен материал, който може да бъде използван (директно или сред преобразуване) за производството на енергия. Основни групи източници на биомаси са:

  • Многогодишни “енергийни” растения;
  • Бързорастящи дървета с твърда дървесина;
  • Селскостопански култури и растителни мазнини;
  • Водорасли и морска микрофлора;
  • Битови и индустриални органични отпадъци;Отпадъците замърсяват околната среда – вместо това от тях може да се добива биогаз чрез процеси на ферментация. Значително количество биомаса се създава при отглеждането на земеделски култури и добитък (торове, утайки). При разлагането на тези отпадъци се освобождава метан, който е много по-вреден за околната среда от въглеродния диоксид, затова метанът е желателно да бъде усвоен и използван като биогаз.Строителството на централи на биомаса е стимулиран процес, тъй като те са по-лесни за управление в държавната електроенергийна система.